一种基于单片机的智能玩具挖掘机吴斌李文谨【摘要】本设计是以智能玩具挖掘机模型为控制对象，通过STC12C5A60S2单片机控制整个系统，HC-SR04超声波传感器作为检测模块，通过舵机控制挖斗，由单片机发出指令，使小车完成自动行驶、自动检测物体、自动挖掘的功能。【关键词】单片机；挖掘机；智能：TP273.5文献标识码：A：2095-2457（2018）01-0004-003【Abstract】Thisdesignisbasedonintelligenttoyexcavatormodelforthecontroloftheobject，throughtheSTC12C5A60S2microcontrollertocontroltheentiresystem，HC-SR04ultrasonicsensorasadetectionmodule，throughthesteeringgearcontrolbucket，issuedbythemicrocontrollerinstruction，thecartocompleteautomatictravel，automaticDetectionofobjects，automaticminingfunction.【Keywords】SCM；Excavator；Intelligence隨着科技的迅猛进步，智能化电子产品已融入到生活的各个方面。在智能玩具领域，电子技术的发展使得玩具也越来越智能化，并成为一种新型的电子终端，也是世界玩具业发展的一个方向。由于智能玩具对儿童成长的重要性，加上智能玩具的技术是在对现有终端上技术的基础上进行创新，相对来说成本较低，因此，集计算机控制和电子技术于一体的智能玩具的研究越来越受到各界的广泛关注。智能玩具中，智能小车类更加受到儿童的青睐。尤其是，随着传感技术、计算机科学、人工智能等相关学科的迅速发展，智能小车控制系统体现了以上学科的先进成果，成为具有实时决策与规划功能，环境的感知功能，行为的控制和执行等功能的综合体，是一种典型的机电一体化产品。目前，常见的智能玩具小车除了利用遥控装置能实现前进、后退、左转、右转、停车等功能外，往往还通过光学传感器，语音识别装置等进行控制。本论文设计了一种基于单片机和超声波传感器的玩具挖掘机，通过软件编程来控制小车实现自动行驶、自动检测物体、自动挖掘等功能。1硬件电路设计本论文设计的智能挖掘机由单片机最小系统板、超声波传感器、电机驱动模块、直流电机、舵机、电源开关构成。小车内部有4个电机，分别对应了小车的四个轮子；4个舵机，分别对应了机械臂的底盘、大臂、小臂和夹臂。设计通过软件编程，让小车独立完成自动行驶、自动检测物体、自动挖掘的过程。硬件部分的原理框图如图1。1.1单片机本设计采用的主要控制芯片，在既考虑使用成本又考虑控制性能的基础上，采用宏晶科技生产的STC12C5A60S2单片机。这是一种单时钟/机器周期（1T）的新一代8051单片机，具有超强抗干扰、高速、低功耗等优点。不仅能够完全兼容传统的8051单片机的指令代码，而且速度上也能提高8-12倍。它的内部集成有MAX810专用复位电路，4路PWM，8路高速10位A/D转换，经常应用于电机控制及强干扰场合。1.2超声波模块超声波波长短、频率高、绕射现象小，对固体、液体的穿透力很强，特别是具备能够定向传播、方向性好等特点。利用超声波的特性设计而成的传感器就是超声波传感器。它可提供一种非接触检测方案，检测范围既长又宽，被广泛应用于苛刻和复杂的工业环境中。本设计用到的超声波模块型号是HC-SR04，如图2所示。其工作原理为：（1）采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；（2）可以自动地发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；（3）若有信号返回，则通过IO输出一高电平，高电平持续的时间是超声波从发射到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340米//秒）/2如图3所示为超声波模块外部电路图。其中T是发射端，E是接收端。1.3直流电动机和舵机直流电动机具有速度调节特性好，调速方便、平滑、范围广，过载能力较强，能够实现制动、频繁快速以及逆向旋转的特点，适合作为本设计中玩具挖掘机的行驶动力。舵机具有体积小、响应速度较快、力矩大、外部机械设计简单且稳定性较高的特点，常作为智能车中转向的控制机构，适合控制本设计中挖掘机的机械臂工作状态。本设计采用直流电动机用舵机控制挖掘机。采用的是有刷直流电动机和塑料材质的数字信号标准车模舵机9g。为控制智能挖掘机行驶，采用4个直流电机分别控制小车的四个轮子，驱动玩具挖掘机前进、后退和转...